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농업생명과학연구 KCI 등재 Journal of Agriculture & Life Science

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제58권 제1호 (2024년 2월) 15

1.
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북한 산림황폐화의 원인 중 하나는 1990년대 에너지 위기 이후로 목재에너지를 지나치게 많이 사용한 것으로 지목되고 있다. 그럼에도 불구하고 여전히 땔감문제 해결이 요구되며, 경작지 부족으로 인하여 강하천과 저수지 등 주변 습기가 높은 비경작지에서도 생산성과 발열량이 높은 수종을 식재하여 땔감문제를 해결하려는 노력들이 시도되고 있다. 본 총설에서는 북한의 연료림 조성에 적용 가능한 수종을 대상으로 남북한 기술 현황 검토를 통해 향후 남북산림협력 및 기술 교류 등을 위한 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 북한에서 땔나무림으로 조성되었거나 활용되고 있는 수종으로는 아까시나무, 포플러, 버드나무 및 오리나무 등이 있다. 아까시나무(북한명: 아카시아나무)는 연료림 조성을 위한 주요 수종으로 조림 및 품종 육성 등이 지속적으로 연구되고 있는 것으로 조사되었다. 최근 언론보도 등 문헌을 살펴보면 산림 내 연료림(땔나무림) 조성만으로는 부족한 실정으로 강하천과 저수지 등 비경작지에 식재 가능한 포플러와 버드나무 등 속성수의 육성 품종(상원뽀뿌라나무, 참대버드나무 등)을 활용하고 있는 것으로 나타났다. 남한에서도 포플러류와 버드나무류는 탄소흡수원 확충, 바이오매스 생산 등을 위한 형질개량 및 품종 육성 연구가 수행된 바 있다. 포플러류 중 분포범위가 넓은 사시나무는 근맹아에 의한 번식방법을 이용하여 북한내 많은 지역에서 연료림으로 활용가능할 것이다. 또한 버드나무류의 바이오매스 증진을 위해 종간교잡을 시도한 사례 등 유전개량 및 품종육성을 통한 연료림 조성 기술협력이 가능할 것이다. 속성수를 주거지 인근 비경작지 식재를 위하여 북한에서 원림조성에 활용되고 있는 포플러류와 버드나무류를 활용할 수 있으며, 수확 갱신을 통한 이용방안은 추가적으로 모색되어야 할 것이다.
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2.
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본 연구는 가선집재시스템에서 벌도목을 견인 시작 지점에서 Yarder까지 안전하게 운반할 수 있는 최대 하중인 가선경로상의 허용반송량을 분석하여, 가선집재 작업에 필요한 의사결정을 지원하기 위한 목적으로 수행되었다. 이를 위해 허용반송량의 변화를 예측하는 모델을 구현하고, 가선집재시스템 구동에 주요 인자인 지형조건, Yader의 높이, 가선의 직경, 벌도목의 견인형태 및 작업방식에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 분석결과, 가선 설치계획에 있어 오목한 지형을 선택하는 것이 안전성과 효율성에 중요한 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었고 Yarder의 높이나 Wire rope의 직경, 벌도목의 견인형태 및 시스템의 작업방법과 같은 시스템을 구성하는 여러 요인에 의해 작업 생산량이 달라지는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 가선의 설치경로에 대한 허용반송량 분석의 필요성과 시스템의 다양한 구동 요인에 대한 평가가 가선집재시스템의 국내 현장 적용 및 보급에 필요함을 보여준다.
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3.
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토석 채취 후 식생복구지의 토양 특성은 복구 식생의 생육에 중요하다. 본 연구는 토석 채취 후 식생복구지와 인접 소나무 및 굴참나무 임분을 대상으로 0∼10cm, 10∼20cm, 20∼30cm 깊이에 토양의 물리·화학적 특성을 조사하였다. 토양용적밀도와 토양 pH는 식생복구지가 소나무나 굴참나무 임분에 비해 유의적으로 높았으나(P<0.05), 유기탄소와 전질소농도는 인접 산림지에 비해 낮았다. 유효 인은 0~10cm 깊이에서 식생복구지 와 산림지 간 유의적인 차이가 없었으나, 교환성 칼슘은 식생복구지가 인접 산림지에 비해 유의적으로 높게 나타났다. 토양 유기 탄소저장량은 식생복구지가 9,896 kg C ha-1로 소나무 임분 131,368 kg C ha-1나 굴참나무 임분 154,381 kg C ha-1에 비해 유의적으로 낮았으며 질소저장량도(식 생복구지: 2,406 kg N ha-1; 소나무: 10,496 kg N ha-1; 굴참나무: 8,081 kg N ha-1) 유사한 경향을 보였다. 그러나 인, 포타슘, 마그네슘 저장량은 식생복구지와 인접 산림 간 유의적인 차이는 없었다. 한편, 칼슘저장량은 식생복구지가 8,998 kg Ca ha-1로 소나무 임분 697 kg Ca ha-1나 굴참나무 임분 660 kg Ca ha-1에 비해 유의적으로 크게 나타났다. 본 연구 결과에 따르면 토석 채취 후 식생복구지는 토양용적밀도와 토양 pH를 낮추고 유기물의 증가와 질소 시비 같은 양분관리가 필요한 것으로 나타났다.
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4.
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The chemical composition of 86 species of native plants in Korea, including plants to be afforestation, was analyzed. The chemical composition of the species analyzed was different. The species with the highest extractable content was Viburnum dilatatum (3.91%), and the species with the lowest extractable content was Ligustrum lucidum (0.11%). The lignin content ranged from 12 to 39%, with an average of 25%. The species with the highest lignin content was Chaenomeles lagenaria (39.37%). Hemicellulose content ranged from 18 to 52%, with the highest species being Thuja occidentalis (51.22%) and Eucommia ulmoides (48.84%). Cellulose content ranged from 25 to 58%, and the species with the highest content were Prunus serrulata (57.67%), Diospyros kaki (57.14%), Aesculus turbinata (53.29%), Albizia julibrissin (53.02%), and Zelkova serrata (52.29%). The chemical composition was different for each use taxon of 86 plant species. The lignin content was the highest in the fruit group and the lowest in the group other than recommended species for afforestation. Cellulose content was highest in non-reforestation-recommended tree species and lowest in fruit trees. In classification according to tree height, lignin content was higher in shrubs than in tall trees, and cellulose content was highest in tall trees. Between deciduous and evergreen trees, the lignin content was high in deciduous trees (26.46%), and the cellulose content was also high in deciduous trees (44.01%). As a result of analyzing the correlation between each compound, there was a difference. There tended to be a positive correlation between extractives and lignin content. There was a negative correlation between extractives and holocellulose content, hemicellulose and cellulose. The higher extract content affected the cellulose content much more than hemicellulose. Also, the higher the lignin content, the lower the cellulose content. The species with low lignin content and high cellulose content were Diospyros kaki and Prunus serrulata var. spontanea. This result is expected to be primary data for bioenergy, pulp industry and bioindustry.
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5.
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식용곤충인 갈색거저리 유충이 식품 대체원료로써 식육에 대한 대체 가능성을 타진하고자 갈색거저리 유충 분말을 대체하지 않은 제품을 대조구로 설정하고 1%, 2%, 3% 비율로 대체한 유화소시지를 처리구로 하여 4±1℃에서 1, 8, 15, 22, 29일간 저장하면서 이화학적 특성과 관능적 특성 변화를 측정하였다. 갈색거저리 유충 분말을 첨가한 처리구의 pH는 대조구보다 증가하였고, 보수성(WHC)은 저장기간에 따라 대조구와 처리구 간 유의적인 차이는 크게 나타나지 않았으나, 대체량이 많을수록 보수성이 더 우수하였다(p<0.05). 휘발성 염기태질소(VBN), 지방산패도(TBARS) 는 대조구보다 감소하였으며, 관능검사의 경우 대조구와 유의적 차이가 나타나지 않았다(p<0.05). 따라서, 처리구가 대조구보다 우수한 품질과 저장성을 가지고 있었으며, 기호적인 측면에서도 뒤처지지 않아서 갈색거저리 유충 분말로 식육을 대체하는 것이 가능하다고 판단되어 식용곤충을 식품 대체원료로 제품화하였을 때, 식용곤충에 대한 거부감을 완화하고 소비자들에게 있어 긍정적인 인식의 변화를 이끌어낼 수 있는 기초자료를 제시할 수 있었다.
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6.
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본 실험에서는 외인성 효소 첨가제 및 혼합 세균 배양을 통한 고상발효(Solid-state fermentation, SSF)가 채종박(Rapeseed meal, RSM)의 체외건물소화율(In vitro dry matter digestibility, IVDMD) 및 단쇄지방산(Short chain fatty acid) 생성에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었다. 외인성 효소 칵테일(첨가 및 미첨가) 및 RSM에 대한 SSF(발효 및 비발효)를 나타내는 2 x 2 요인 설계가 적용되었다. 3-step 돼지 소화율 모델을 적용하여 채종박의 건물 소화율을 분석하였으며, 72시간 대장발효 후 상층액을 수집하여 단쇄지방산 생성량을 분석한 후 칼로리 단위로 변환하여 가소화에너지 소화율을 분석하였다. 소장 (IVDMDh) 및 전장 (IVDMDt) 건물소화율에서는 고상발효된 채종박이 더 높게 나타났다 (각각 p < 0.01). 마찬가지로, 외인성 효소 첨가제 처리구에서 채종박의 소장 소화율(IVDMDh)이 증가하는 경향을 나타냈다(p = 0.06). Acetic acid 및 butyric acid의 생산은 대조구에 비해 고상발효 처리 시 유의하게 더 생산되었으며 (각각 p < 0.01), 이는 총 단쇄지방산의 생산 증가 경향을 나타냈다(p = 0.09). 에너지 소화율에서는 채종박의 고상발효 및 외인성 효소제 첨가가 유의적으로 높게 나타났다 ( p < 0.01). 그러므로 채종박의 고상발효 처리는 단백질 이용성을 비롯한 영양적 가치를 향상시키는데 효과적이라고 사료된다.
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7.
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본 연구는 유색과 백색품종 토종오리의 성별에 따른 생산능력과 도체특성을 평가하고자 실시하였다. 1일령 토종오리 총 480수를 2개 품종(유색과 백색)×2개 성별(암컷과 수컷)로 총 4처리구의 4반복으로 반복 당 30수씩 평사에 나누어 8주간 사양실험을 진행하였다. 본 연구결과, 전체 사양실험기 간에서 토종오리의 체중, 증체량 및 사료섭취량은 품종(유색과 백색) 간 차이는 없었으나 수컷이 암컷보다 유의적으로 높았다(p<0.05). 이와 유사하게, 사료요구율은 유색품종과 백색품종의 차이가 없었으나 수컷이 암컷에 비해 유의적으로 개선됨을 확인하였다(p<0.05). 토종오리의 머리, 가슴육, 다리육 및 간의 무게는 처리구간 통계적 차이를 나타내지 않았다. 도체중량은 처리구간 차이가 없었으나, 도체율은 백색품종이 유색품종과 비교해 현저히 높았다(p<0.05). 또한 복강지방 무게는 수컷이 암컷에 비해 높았으며(p<0.05) 백색품종이 유색품종보다 높았다(p<0.05). 폐사율은 토종오리 의 품종과 성별에 따른 유의적 차이가 없었다. 본 연구결과는 토종오리의 육성기 단계에서 사육성적에 대한 기초자료로 이용될 것으로 사료된다.
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8.
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Since rice is the main food in Korea, there are no regulations on corn milling yet. Corn is known as one of the world's top three food crops along with wheat and rice, and it is known that 3.5 billion people worldwide use corn for food. In addition, corn mills are not developed or sold in Korea, but the use of corn mills is increasing significantly in many countries in Southeast Asia. In the Philippines, as Korea's rice mill import increases, Korea's KAMICO (Korea Agricultural Machinery Industry Cooperative) and domestic company A agreed to develop a corn mill jointly with PHilMech, an organization affiliated with the Philippine Ministry of Agriculture. However, research on corn milling was very insignificant, so the development was carried out based on the technology of Korea's rice mill. Rice milling is performed by peeling off the skin of rice and producing brown or white rice, so it is carried out by removing the skin and cutting the skin. On the other hand, in the corn mill, the skin of the corn is peeled, pulverized and selected to produce main products suitable for edible use. Therefore, in order to develop a corn mill, processes such as peeling, transfer, grinding, sorting, and by-product separation are required, and suitable parts must be developed. In addition, the performance must be gradually improved through experiments in which corn is repeatedly milled. The Philippines produces 7.98 million tons/year of corn, which is about 100 times that of Korea, and is mostly consumed as a staple food. This is about 10% of the total crop production in the Philippines. In addition, the main cultivation complexes of corn are the mountainous regions of Tarlac or Pangasinan, and the produced corn is 72.4% of the so-called yellow corn called Arabel and Sarangani, and the remaining 27.6% are known as white corn. In this study, it was intended to produce grains of 2.5 mm or less suitable for food for yellow corn and to develop a corn mill for 200 kg per hour. Detailed conditions for development are stipulated as more than 55% of the main product recovery rate, more than 31% of the by-product recovery rate, less than 5% of the raw material loss rate, and more than 80% of the embryo dislocation rate. In this study, to achieve this, the overall process of the corn mill was developed, and the optimal conditions for the corn mill were obtained through the development of parts and empirical tests to improve performance. In addition, it was intended to achieve the development goal by evaluating and analyzing the performance of each part so that it did not conflict.
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9.
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Plants synthesize antioxidant compounds as a defense mechanism against reactive oxygen species. Recently, plant-derived antioxidant compounds have attracted attention due to the increasing consumer awareness in the heath industry. However, traditional methods for measuring the antioxidant activity of these compounds are time-consuming and costly. Therefore, our study constructed a quantitative structure-activity relationship (QSAR) model that can predict antioxidant activity using graph convolutional networks (GCN) from plant structural data. The accuracy (Acc) of the model reached 0.6 and the loss reached 0.03. Although with lower accuracy than previously reported QSAR models, our model showed the possibility of predicting DPPH antioxidant activity in a wide range of plant compounds (phenolics, polyphenols, vitamins, etc.) based on their graph structure.
10.
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신뢰성 있는 토양의 이산요소모델을 개발하기 위해서는 토양의 특성을 고려하여 매개변수를 교정해야 한다. 본 연구에서는 이산요소모델을 구성하는 각 매개변수가 토양 입자의 거동에 미치는 영향을 분석하였고, 분석된 결과를 이용하여 토양의 이산요소모델을 개발하였다. 민감도 분석의 대상이 되는 매개변수는 전단 계수, 마찰 계수, 표면 에너지 등으로 선정하였으며, 교정의 기준이 되는 토양의 특성은 가비중, 안식각, 점착력 및 내부마찰각으로 선정하였다. 또한, 토성이 서로 다른 해안가, 논 및 밭을 구성하는 토양을 대상으로 연구를 수행하여 다양한 토성에 대한 적용성을 확인하였다. 결과적으로 본 연구에서 수행한 민감도 분석 결과를 이용하여 각 토양의 거동을 모사할 수 있는 이산요소모델을 교정하였으며, 시험 결과와의 비교를 통해 교정된 이산요소모델을 검증하였다.
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11.
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현재 농촌은 고령화, 여성화로 인해 기계화가 요구되지만 잡곡류 수확기계의 기계화율은 약 20% 수준으로 확인되어진다. 소요노동력의 절감과 기계화율 제고를 위해 소규모의 경지 조건에 따라 소형 콤바인의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 메밀과 율무를 대상으로 소형 콤바인의 시작기를 제작하여 메밀과 율무 각각의 포장과 수확 작업 시험을 진행하며 작업속도에 따른 각각의 데이터 분석을 진행하였다. 1 m/s 이상의 작업속도에서 메밀의 포장, 수확 시험 결과 전체 손실 비율은 약 21.8%였다. 이 때 가장 높은 비중을 차지한 것은 탈립손실비율이 약 64.1%였고, 다음으로 배진 손실비율이 약 20.9%로 측정되었다. 데이터 분석 결과 탈립손실비율과 배진손실비율에 대해서는 작업속도에 따라 손실율이 높아지는 상관관계 분석 결과가 도출되었고 수집손실비율과 미예취손실비율에 대해서는 작업속도에 따른 각각의 손실율이 감소하는 상관관계를 나타냈다. 메밀의 수확 곡물의 완전립의 비율은 83.2~96.7%로 측정되었으며 작업속도와 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 율무의 포장, 수확작업 결과 총곡립손실비율은 전체 작업속도에 대해 평균 약 22.8%가 측정되었다. 작업속도와 손실비율간의 상관관계 분석에서 배진 손실비율을 제외한 다른 손실비율은 양의 상관관계를 나타냈다. 율무의 수확 곡물 품질 분석 결과 완전립의 비율은 작업속도 0.24 ~ 1.05 m/s에서 87.1~95.7%로 측정되었으 며, 손상립과 지경부착립의 비율에서만 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 소형 작물을 대상으로한 소형 콤바인 시작기를 제작하였고, 제작된 시작기의 메밀과 율무를 대상으로한 포장, 수확 시험 결과와 이전의 연구들과 비교했을 때 시작기의 성능이 우수한 것을 확인하였 으며 작업속도에 따라 손실에 영향을 끼칠 수 있는 항목을 규명하였다.
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12.
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전 세계적으로 급격하게 성장하는 스마트농업의 중요 요소 중 하나인 자동 관개시스템은 토양수분 센서에서 계측한 데이터를 기반으로 관개시점과 관개량을 판단하기 때문에 토양수분 센서의 설치가 필수적이다. 하지만 국내의 경우 토양을 고려하지 않고 단순히 포장의 가운데에 센서를 설치하는 등 토양수분 센서의 설치 위치에 대한 기준이 마련되어 있지 않아 토양수분 계측 위치에 관한 기준 검토가 필요하다. 본 연구에서 통계학적 방법을 이용하여 토양수분의 대표 계측지점을 선정 연구를 수행하였다. 토양은 수직적 또는 수평적으로 불균일성을 갖기에 구명이 쉽지 않다. 따라서 포장 전체에 걸쳐 지속해서 편향이 발생하지만 특정 위치에서의 평균 토양수분이 시간에 따라 유지한다는 시간 안정성 개념을 기반으로, 평균 토양수분을 나타내는 대표지점 선정 연구를 수행하였다. 토양수분을 측정하기 위한 시스템을 제작하였고, TDR (Time Domain Reflectometry) 센서를 이용하여 총 30개 지점을 측정하였다. 2023년 5월부터 8월까지 측정한 날짜·지점별 데이터를 이용하여, 지점의 편향을 정량화하여 식별할 수 있는 MRD (Mean Relative Difference, 평균상대차이)와 측정의 정밀도를 나타내는 RD (Relative Difference, 상대차이)의 SDRD (Standard Deviation of Relative Difference, 표준편차)를 산출하고, MRD와 SDRD를 통합한 지표로써 RMSE (Root Mean Square Error, 평균제곱근오차) 를 구하여, 시간 안정성이 가장 높은 지점인 RMSE의 수치가 최소인 지점을 대표지점으로 선정하였다. 토양수분 센서로 측정한 데이터를 사용하여 지점별 RMSE를 산출하고 비교하여, 평균적인 토양수분을 나타내는 대표지점을 선정할 수 있음을 확인하였다.
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In order to assess the relative importance of providing rural life services for the sustainability of rural communities and determine their prioritization, this study employed Analytic Hierarchy Process (AHP) to derive the relative importance of sectors and items in the realm of life services influencing the quality of rural life. A survey was conducted with three groups of experts. Group I consisted of experts in rural life services and rural environmental research (22 individuals), Group II included government officials responsible for implementing rural agreements in pilot areas (18 individuals), and Group III comprised executives from the Rural Life Improvement Association and 4-H organization working towards improving rural life and society (20 individuals). The analysis results revealed the following facilities as top priority in their respective categories: ‘National and Public Childcare Centers’ for ‘Childcare,’ Elementary and Middle Schools for ‘Education,’ Senior Welfare Facilities for ‘Welfare,’ Cultural Centers and Local Cultural Facilities for ‘Culture,’ Public Sports Facilities for ‘Sports,’ Emergency Medical Services for ‘Healthcare,’ Commercial Facilities in daily routines for ‘Commercial and Residential Services,’ Emergency Safety Agencies for ‘Administration and Security,’ and rural village Shelter for ‘Leisure and Rest.'
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14.
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본 연구는 산업화 유망 식물인 회화나무의 이차대사산물 대량생산용 캘러스 확보에 필요한 기초조건을 확인하고자 수행하였다. 기내 배양한 회화나무 하배축을 2.0 mg·L-1 NAA + 0.1 mg·L-1 TDZ 배지에서 배양하였을 때 유백색의 부드러운 캘러스가 형성되었고, 캘러스 형성률 100±0.0%, 캘러스 형성에 걸리는 기간 7.1±0.03일, 캘러스 무게 249.8±12.73 mg으로 가장 효과적임을 확인하였다. 또한, 하배축에서 유도한 캘러스는 백색광 조건의 1.0 mg·L-1 IBA + 0.1 mg·L-1 TDZ 처리 배지에서 배양하였을 때 연노란색의 단단한 캘러스가 다량으로 형성되었고, 캘러스 생체중 186±5.4 mg, 면적 40.6±1.6 mm2으로 가장 무겁고, 크기가 우수한 것을 확인하였다. 기내 배양한 캘러스 소재 추출물의 추출수율은 50% 에탄올 추출 시 59%, 물 추출 시 54%로 확인하였고, 추출물 내 유효성분으로 마키아인 함량은 1.68 mg·g-1으로 검출되었다. 본 연구의 결과는 산업화 식물로써 유망있는 수종인 회화나무의 기내 대량증식과 이차대사산물 생산성을 향상할 수 있는 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
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본 연구는 국내에서 흔히 유통되는 박류 단미사료의 정확한 사료 유래 대사 단백질(metabolizable protein from feed, MPfeed) 함량을 제시하기 위해 수행되었다. MPfeed를 측정하기 위해 반추위 미분해 단백질(rumen undegradable protein, RUP) 함량과 RUP의 소장소화율을 평가하였다. 시료 각각의 RUP 함량을 측정하기 위해 홀스타인 거세우 2두를 이용하여 in situ 반추위 분해율 실험을 수행하였다(0, 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96, 120 h). 각 시료의 소장소화율을 측정하기 위해 12 h in situ 배양을 마친 시료들은 인공 4위액과 인공 소장액에 순차적으로 배양된 후 잔량 측정되었다. RUP와 소장 분해율을 측정을 통해 측정된 MPfeed는 전지대두가 45.1%로 가장 높았으며, 국산 대두박(44.3%), 팜박(42.7%), 옥수수 주정박(dried distiller’s grains with solubles, DDGS, 40.7%), 수입산 대두박(40.2%), 호마박(39.7%), 야자박(39.3%), 채종박(28.4%), 옥 글루텐 밀(26.5%), 옥 배아박(20.5%), 해바라기박(15.3%), 옥 글루텐 피드(14.5%), 아몬드박(5.25%) 순으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 시료들의 MPfeed는 미국사양표준에서 제시하고 있는 수치와 차이를 나타내었는데, 이는 MPfeed를 측정하기 위해 사용되는 RUP 함량과 RUP의 소장소화율에서 차이를 보임에 의한 것으로 추정된다.
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